Neuron | 石溪大學葛少宇/熊巧婕發現星形膠質細胞-新生神經元的糖代謝協作通路

我們平時能背書、刷題、吸收新知識，靠的就是大腦里不斷新生的神經細胞。可這些剛長出來的腦細胞特別嬌氣，能不能活下來，關鍵就看能量夠不夠。就像人要學習、要靠吃飯補充糖分一樣，大腦里的星形膠質細胞，會把葡萄糖轉化成能量，專門給這些新生神經元供能打氣。

2026年4月7日，紐約州立大學石溪分校葛少宇（Shaoyu Ge）、熊巧婕（Qiaojie Xiong）在《Neuron》發表題為：“Astrocytic glucose metabolism regulates the survival of newborn hippocampal neurons in the adult brain”的研究工作。

核心聚焦：本研究聚焦星形膠質細胞葡萄糖代謝對成年海馬新生神經元存活的調控機制，通過多種體內外實驗技術，系統解析了新生神經元與星形膠質細胞的代謝協作關系，明確了乳酸作為關鍵代謝物的核心作用。這一發現揭示了星形膠質細胞-新生神經元的代謝協作通路，為衰老和疾病中的成年神經發生研究提供了新視角。

新生海馬神經元自身很難恢復胞內葡萄糖平衡

為研究葡萄糖是否影響新生齒狀回顆粒細胞的存活，作者用葡萄糖生物傳感器iGlucoSnFR做了驗證：先在腦切片中測試，確認該傳感器能精準反映細胞內葡萄糖變化，葡萄糖濃度越高熒光越強，抑制葡萄糖轉運后熒光則會下降。

隨后作者用轉基因小鼠特異性標記新生齒狀回顆粒細胞，結合活體成像，觀察小鼠在普通環境、富集探索環境及恢復后，不同發育階段新生細胞的葡萄糖變化。發現誘導標記后1周的新生細胞，在探索時胞內葡萄糖會持續下降，回到普通環境30分鐘仍低于正常水平；且細胞越成熟，葡萄糖恢復速度越快，4-6周時就和成熟細胞的恢復模式一致了。這說明新生細胞在探索后，胞內葡萄糖恢復到正常水平的時間會顯著變長。

另外作者還測試了新生細胞的葡萄糖攝取能力，誘導標記1.5周的新生細胞，在葡萄糖液中孵育后胞內葡萄糖無明顯升高，而成熟細胞的胞內葡萄糖會顯著上升，可見新生細胞的葡萄糖攝取能力很差。

同時作者發現，這些新生細胞周圍，存在大量高表達糖酵解相關基因的星形膠質細胞。

星形膠質細胞攝糖影響新生神經元存活

作者先通過分析發現，小鼠在富集環境中探索時，星形膠質細胞的葡萄糖攝取能力會增強。于是構建了星形膠質細胞特異性敲除葡萄糖轉運體GluT1的小鼠，發現敲除后星形膠質細胞內葡萄糖下降得更明顯，恢復也更慢。

隨后用標記物追蹤新生細胞，發現對照組小鼠在富集環境中，新生存活的細胞數量會比普通環境高約70%，但GluT1敲除的小鼠，這種存活促進效應幾乎消失了。同時敲除小鼠的神經前體細胞增殖未受影響，說明僅抑制了新生細胞存活，而非增殖。

用藥物阻斷星形膠質細胞的GluT1，也得到了相同的結果。這說明不管是基因敲除還是藥物抑制，只要阻斷星形膠質細胞攝取葡萄糖，都會破壞其在探索時的葡萄糖代謝變化，進而大幅削弱新生齒狀回顆粒細胞的存活。

自由活動小鼠海馬區的細胞外乳酸動態變化

作者先為小鼠齒狀回的星形膠質細胞，專門表達了能檢測細胞外乳酸的生物傳感器，同時設置了對乳酸無響應的突變傳感器作為對照，驗證后確認該傳感器能精準、特異性地反映乳酸的動態變化，且對星形膠質細胞形態無影響；

后續還發現給小鼠補充葡萄糖后，齒狀回的細胞外乳酸水平也會升高，說明葡萄糖能在該區域轉化為乳酸。隨后作者檢測了小鼠在普通環境和富集探索環境下的細胞外乳酸變化，發現小鼠在富集環境中時，細胞外乳酸會明顯上升，待返回普通環境后，乳酸水平能在20分鐘內恢復至正常基線。而當特異性敲除星形膠質細胞中的GluT1后，富集環境本應引發的細胞外乳酸升高效應會被顯著削弱；

同時還觀察到，這些GluT1缺陷的星形膠質細胞，其葡萄糖的代謝變化和乳酸生成過程不再同步，二者出現了分離。

研究意義

理論意義：首次闡明了葡萄糖代謝在成年海馬新生神經元活性依賴性存活中的調控機制，發現了星形膠質細胞的全新代謝功能，補充了成年神經發生的調控理論。

技術意義：利用基因編碼的葡萄糖/乳酸生物傳感器實現了自由活動小鼠海馬細胞特異性的代謝物動態監測，為腦代謝研究提供了新的技術手段。

應用意義：為衰老、阿爾茨海默病、糖尿病等伴隨海馬神經發生受損的疾病，提供了以星形膠質細胞葡萄糖代謝/乳酸轉運為靶點的潛在治療方向。

文章來源：

https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(26)00212-6

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